JPS58106965A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS58106965A JPS58106965A JP56205430A JP20543081A JPS58106965A JP S58106965 A JPS58106965 A JP S58106965A JP 56205430 A JP56205430 A JP 56205430A JP 20543081 A JP20543081 A JP 20543081A JP S58106965 A JPS58106965 A JP S58106965A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diode
- electrode
- clip
- potential
- transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
- H10F39/194—Photoconductor image sensors having arrangements for blooming suppression
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は受光素子として光導電体膜を用いた個体撮像装
置に関し、特に受光部の余剰信号電荷を除去する機能を
有する固体撮像装置に関するものである。
置に関し、特に受光部の余剰信号電荷を除去する機能を
有する固体撮像装置に関するものである。
近年、２次元面体撮像装置においては、テレビジョンカ
メラの小型化、低消費電力化の要請に伴ない、光学系が
１”、２１３’＋ 、Ｘと小型になる傾向か強い。一方
、光感度を増大させるために、光導電体膜を半導体基板
上に積層した固体撮像装置を用いる傾向にある。そのた
め、イメージ部の走査回路として電荷転送素子（例えば
ｃａｎ）を用いた固体撮像装置においては、受光部の容
量が走査回路の転送容量より大きくなる現象が発生する
。
メラの小型化、低消費電力化の要請に伴ない、光学系が
１”、２１３’＋ 、Ｘと小型になる傾向か強い。一方
、光感度を増大させるために、光導電体膜を半導体基板
上に積層した固体撮像装置を用いる傾向にある。そのた
め、イメージ部の走査回路として電荷転送素子（例えば
ｃａｎ）を用いた固体撮像装置においては、受光部の容
量が走査回路の転送容量より大きくなる現象が発生する
。
この為以下の問題が発生し撮像画面に悪影響をもたらす
。
。
（１）受光部の信号量を全て走査回路に読み込む場合に
おいて、強い光入射で受光部の信号量が走査回路の転送
容量より大きくなった時、走査回路に読み込まれた受光
部の全信号量は走査回路であふれだす。そのため撮像画
面では、縦に白の線が発生する。いわゆるブルーミング
現象が発生する。
おいて、強い光入射で受光部の信号量が走査回路の転送
容量より大きくなった時、走査回路に読み込まれた受光
部の全信号量は走査回路であふれだす。そのため撮像画
面では、縦に白の線が発生する。いわゆるブルーミング
現象が発生する。
（２）受光部の信号量を走査回路の転送容量だけ読み込
む場合、強い光入射で受光部の信号量が走査回路の転送
容量より大きくなった時、１回の読み込みで走査回路の
転送容量分しか読み込まないため、信号電荷の積み残し
が発生する。このため撮像画面においては残像が発生す
る。
む場合、強い光入射で受光部の信号量が走査回路の転送
容量より大きくなった時、１回の読み込みで走査回路の
転送容量分しか読み込まないため、信号電荷の積み残し
が発生する。このため撮像画面においては残像が発生す
る。
本発明はかかる従来の問題点に鑑み、受光素子として光
導電体膜を用いた絵素を２次元的に複数配列した固体撮
像装置において、受光部の余剰信号電荷が撮像画面に与
える影響を除去出来る固体撮像装置を提供せんとするも
のである。すなわち、本発明は受光部の信号電荷蓄積用
ダイオードの電位をクリップする回路を、半導体基板に
設けられた走査回路上に積層して形成したものである。
導電体膜を用いた絵素を２次元的に複数配列した固体撮
像装置において、受光部の余剰信号電荷が撮像画面に与
える影響を除去出来る固体撮像装置を提供せんとするも
のである。すなわち、本発明は受光部の信号電荷蓄積用
ダイオードの電位をクリップする回路を、半導体基板に
設けられた走査回路上に積層して形成したものである。
本発明の一実施例を第１図に示し、以下その動作を第２
図、第３図を用いて説明する。
図、第３図を用いて説明する。
第１図は、受光素子として光導電体膜を用い、イメージ
部の走査回路として埋め込み型ＣＯＤを用いた固体撮像
装置のイメージ部の断面図を示したものである。同図に
おいて、１は半導体基板２に対し逆の導電形を有する拡
散層で、半導体の導電性電極３と金属電極４とを介して
光導電体膜６と電気的にコンタクトされた接合ダイオー
ド部である。半導体の導電性電極３は、接合ダイオード
部１と同じ導電形を有している。６は４電性電極３と逆
の導電形を有する半導体の導電性電極で、導電性電極３
との間で接合ダイオード７を形成し、外部から任意の電
圧をバイアスすることができる。
部の走査回路として埋め込み型ＣＯＤを用いた固体撮像
装置のイメージ部の断面図を示したものである。同図に
おいて、１は半導体基板２に対し逆の導電形を有する拡
散層で、半導体の導電性電極３と金属電極４とを介して
光導電体膜６と電気的にコンタクトされた接合ダイオー
ド部である。半導体の導電性電極３は、接合ダイオード
部１と同じ導電形を有している。６は４電性電極３と逆
の導電形を有する半導体の導電性電極で、導電性電極３
との間で接合ダイオード７を形成し、外部から任意の電
圧をバイアスすることができる。
８は接合ダイオード部１８に蓄積される信号電荷を転送
ライン側に読み込むゲート部であり、９は埋込み型のＣ
ＯＤで形成した垂直転送ラインを示す。１０は垂直転送
ライン９を形成するＣＣＩ）の転送電極でありゲート部
８のゲート電極を兼ねる。
ライン側に読み込むゲート部であり、９は埋込み型のＣ
ＯＤで形成した垂直転送ラインを示す。１０は垂直転送
ライン９を形成するＣＣＩ）の転送電極でありゲート部
８のゲート電極を兼ねる。
１１はフィールド酸化膜、１２はチャンネル・ストッパ
ー、１３は酸化膜、１４は光導電体膜５にバイアス電荷
を供給する透明電極膜である。
ー、１３は酸化膜、１４は光導電体膜５にバイアス電荷
を供給する透明電極膜である。
次に、第２図、第３図を用いて第１図に示した本発明に
係る固体撮像装置の動作を説明する。第２図は垂直走査
用駆動パルスである。同図（＆）においてφマ１Ｒは読
み込みパルス、φ７１．は転送パルス、Ｒは読み込みパ
ルスφＶＩＨの振幅、Ｔは読み込みパルスφ７．！の振
幅を示し、Ｔｆは１フレ一ム期間（ｓ ｓ ｍ ｓｅａ
）、Ｔｖは１フィルド期間（１ｅ、ｅｓｍｓｓｅｃ
）を示す。同図（ｂ）において、φＹ２Ｒは読み込
みパルス、φマ２テ は転送パルス、Ｒは読み込みパル
スφマ２Ｒの振幅、Ｔは転送パルスφマ２丁の振幅を示
し、Ｔ、は垂直ブランキング期間を示す。ここで、垂直
走査回路の駆動パルスφマ１．φマ２においては、各々
のパルス系において１フレーム（３ｅｍｇｅｃ ）毎
に読ミ込ミパルスが立ち、かつφｖ１とφマ２間では１
フイールド（１ｅ、５ｍ５ｅａ ）毎に交互に立って
いる（インターレース走査）。まだ、φマ１とφマ２の
転送パルスは位相が反転している（２相駆動である）。
係る固体撮像装置の動作を説明する。第２図は垂直走査
用駆動パルスである。同図（＆）においてφマ１Ｒは読
み込みパルス、φ７１．は転送パルス、Ｒは読み込みパ
ルスφＶＩＨの振幅、Ｔは読み込みパルスφ７．！の振
幅を示し、Ｔｆは１フレ一ム期間（ｓ ｓ ｍ ｓｅａ
）、Ｔｖは１フィルド期間（１ｅ、ｅｓｍｓｓｅｃ
）を示す。同図（ｂ）において、φＹ２Ｒは読み込
みパルス、φマ２テ は転送パルス、Ｒは読み込みパル
スφマ２Ｒの振幅、Ｔは転送パルスφマ２丁の振幅を示
し、Ｔ、は垂直ブランキング期間を示す。ここで、垂直
走査回路の駆動パルスφマ１．φマ２においては、各々
のパルス系において１フレーム（３ｅｍｇｅｃ ）毎
に読ミ込ミパルスが立ち、かつφｖ１とφマ２間では１
フイールド（１ｅ、５ｍ５ｅａ ）毎に交互に立って
いる（インターレース走査）。まだ、φマ１とφマ２の
転送パルスは位相が反転している（２相駆動である）。
また、同図（０）において、φ（ＩＬはダイオード電極
らに印加するクリップ電位を示したもので、ここでは一
定電位ＯＬである。また同図（ＩＬ）において、ｔ１〜
ｔ５は任意の時刻での位相を示したものである。
らに印加するクリップ電位を示したもので、ここでは一
定電位ＯＬである。また同図（ＩＬ）において、ｔ１〜
ｔ５は任意の時刻での位相を示したものである。
第３図は、第２図の駆動パルス系を用いたときの本発明
の固体撮像装置の読み込み時と光積分時の単位絵素部の
ポテンシャル状態を示したものである。第３図（ａ）に
おいて、Ｉ）ａｔ、は接合ダイオード７を等価回路で示
したもので、φＣＬはダイオードＤＣＬに印加されるク
リップ電圧である。Ｃ，Ｒは光導電体膜５を等価回路で
示したもので、φＢはこの光導電体膜６に透明電極１４
を介して印加されるバイアス電位である。φｖ１は垂直
走査駆動ノクルスである。第３図（ｂ）〜（ａ）は第３
図（ＩＬ）に対応する部分のポテンシャル状態を示して
おり、以下これを用いて動作を説明する。第３図（ｂ）
〜（ｄ）において、ψＯＦＦはφｖ１−０マの時の読み
込みゲート部８の電位＼ψ丁はφｖ１：φｖ＋Ｔの時ｘ
ψＲはφｙ＋＝ψｖｕｔの時の読み込みパルスが印加さ
れた時の電位である。ψＣＬはクリップ電位φ（ＩＬが
印加された時の蓄積ダイオード１のクリップ電位である
。壕だ、Ｑｓは信号電荷でＱＳ′は余剰信号電荷である
。
の固体撮像装置の読み込み時と光積分時の単位絵素部の
ポテンシャル状態を示したものである。第３図（ａ）に
おいて、Ｉ）ａｔ、は接合ダイオード７を等価回路で示
したもので、φＣＬはダイオードＤＣＬに印加されるク
リップ電圧である。Ｃ，Ｒは光導電体膜５を等価回路で
示したもので、φＢはこの光導電体膜６に透明電極１４
を介して印加されるバイアス電位である。φｖ１は垂直
走査駆動ノクルスである。第３図（ｂ）〜（ａ）は第３
図（ＩＬ）に対応する部分のポテンシャル状態を示して
おり、以下これを用いて動作を説明する。第３図（ｂ）
〜（ｄ）において、ψＯＦＦはφｖ１−０マの時の読み
込みゲート部８の電位＼ψ丁はφｖ１：φｖ＋Ｔの時ｘ
ψＲはφｙ＋＝ψｖｕｔの時の読み込みパルスが印加さ
れた時の電位である。ψＣＬはクリップ電位φ（ＩＬが
印加された時の蓄積ダイオード１のクリップ電位である
。壕だ、Ｑｓは信号電荷でＱＳ′は余剰信号電荷である
。
ここで、
Ｑｓ−へ、（ψＲ−ψＣＬ） ・・・・・・（１）Ｃ
０：蓄積ダイオード１と電気的に接 続している全容量。
０：蓄積ダイオード１と電気的に接 続している全容量。
の関係が成り立つ。
次に、クリップダイオードＤＣＬによって余剰信号電荷
Ｑ Ｂ／が掃き出される様子を第３図（ｔ））、 （Ｃ
）。
Ｑ Ｂ／が掃き出される様子を第３図（ｔ））、 （Ｃ
）。
（ｄ）を用いて順を追って説明する。
第３図（ｂ）に示す様に、ダイオード１の電位は、読み
込みパレスφｖａｎのリセットレベルψＲから信号光の
強度に応じて、上昇してくる。しかし、この時蓄積ダイ
オード１のクリック電位ψＣＬを転送ラインのＣＯＤの
転送容量Ｑｓａｃと同じになる様に設定しておけばＱｓ
” Ｑ８ＨＯ以上の余剰の信号電荷Ｑｓ’は全て、ク
リップダイオード７側すなわちφＣＬ側に掃き出されて
しまう。まだ、蓄積ダイオード１のクリップ電ψＣＬを
、ψテより大きく、すなわち、 ψ！〈ψｃ Ｌ −−（２） と設定しておけば、光積分期間にどんなに強い光が入射
しても、信号電荷が９丁を越えて転送ラインにあふれ出
すことはない。
込みパレスφｖａｎのリセットレベルψＲから信号光の
強度に応じて、上昇してくる。しかし、この時蓄積ダイ
オード１のクリック電位ψＣＬを転送ラインのＣＯＤの
転送容量Ｑｓａｃと同じになる様に設定しておけばＱｓ
” Ｑ８ＨＯ以上の余剰の信号電荷Ｑｓ’は全て、ク
リップダイオード７側すなわちφＣＬ側に掃き出されて
しまう。まだ、蓄積ダイオード１のクリップ電ψＣＬを
、ψテより大きく、すなわち、 ψ！〈ψｃ Ｌ −−（２） と設定しておけば、光積分期間にどんなに強い光が入射
しても、信号電荷が９丁を越えて転送ラインにあふれ出
すことはない。
次に第３図（Ｃ）に示す様に、１＝１．〜ｔ４の時すな
わち読み込みパレスφｖ＋ｉが印加されて、信号電荷Ｑ
ｓが、転送ライン側に読み込まれる。
わち読み込みパレスφｖ＋ｉが印加されて、信号電荷Ｑ
ｓが、転送ライン側に読み込まれる。
そして第３図（（１）に示す様にｔ−１５以降、受光部
は再び光積分期間に入り、一方転送ライン側では、先程
の読み込まれた信号電荷Ｑ８が転送パルスの印加により
垂直転送され、水平走査回路を経て外部回路に信号とし
て取り出される。
は再び光積分期間に入り、一方転送ライン側では、先程
の読み込まれた信号電荷Ｑ８が転送パルスの印加により
垂直転送され、水平走査回路を経て外部回路に信号とし
て取り出される。
以上の様に、本発明はクリップダイオードを単位絵素の
半導体基板の上方に積層型に形成することにより、■１
絵素に占める他の構成要素（蓄積ダイオード、転送回路
）の面積を減少させること々く、オーバー・ クロー
ドレイン機能が実現できる。また■従来に比べて、オー
バー、クロー・ドレイン機能実現のだめの、１絵素に占
める平面的なパターン面積が不要となり、その分給素数
の高密度化が可能となる。従ってＴＶ右カメラ光学系の
小形化に伴なう絵素サイズの縮小化においてもオーバー
、クロー、ドレイン機能の実現により、充分なプルーミ
ング抑制と撮像特性（感度、ダイナミックレンジ）を有
する撮像素子が実現できる。
半導体基板の上方に積層型に形成することにより、■１
絵素に占める他の構成要素（蓄積ダイオード、転送回路
）の面積を減少させること々く、オーバー・ クロー
ドレイン機能が実現できる。また■従来に比べて、オー
バー、クロー・ドレイン機能実現のだめの、１絵素に占
める平面的なパターン面積が不要となり、その分給素数
の高密度化が可能となる。従ってＴＶ右カメラ光学系の
小形化に伴なう絵素サイズの縮小化においてもオーバー
、クロー、ドレイン機能の実現により、充分なプルーミ
ング抑制と撮像特性（感度、ダイナミックレンジ）を有
する撮像素子が実現できる。
尚、本実施例では、クリップダイオードが１絵素ずつ分
離されている例を示したが、イメージ部全体の場合でも
同様の効果は期待できる。又、ここでは、混合パレス駆
動の例について述べだが、同様の効果は、読み込みと転
送を各々独立のゲート電極、駆動パレスで行なう方式に
おいても期待できる。更に又、走査回路としては、ＭＯ
Ｓ）ランジスタを用いた方式や、ＢＢＤを用いた方式に
おいても同様の効果が期待できる。
離されている例を示したが、イメージ部全体の場合でも
同様の効果は期待できる。又、ここでは、混合パレス駆
動の例について述べだが、同様の効果は、読み込みと転
送を各々独立のゲート電極、駆動パレスで行なう方式に
おいても期待できる。更に又、走査回路としては、ＭＯ
Ｓ）ランジスタを用いた方式や、ＢＢＤを用いた方式に
おいても同様の効果が期待できる。
以上述べた様に、本発明によれば余分な面積を必用とす
ることなく固体撮像装置における余剰電荷を確実に除去
出来るので、その工業的価値が極めて高い。
ることなく固体撮像装置における余剰電荷を確実に除去
出来るので、その工業的価値が極めて高い。
体操像装置を駆動する垂直走査用駆動ノ々ルスとクリッ
プ電圧の波形図、第３図（＆）〜（（１）は本発明の一
実施例における固体撮像装置の各期間におけるポテスシ
ャル状態図である。 １・・・・・・接合ダイオード、３・・・・・・導電性
電極、６・・・−・・電極３と逆導電型の導電性電極、
７・・・・・・電極３．６からなるダイオード、８・・
・・・・ゲート部、９・・−・・・垂直転送ライン、１
０・・・・・・転送電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｖ
プ電圧の波形図、第３図（＆）〜（（１）は本発明の一
実施例における固体撮像装置の各期間におけるポテスシ
ャル状態図である。 １・・・・・・接合ダイオード、３・・・・・・導電性
電極、６・・・−・・電極３と逆導電型の導電性電極、
７・・・・・・電極３．６からなるダイオード、８・・
・・・・ゲート部、９・・−・・・垂直転送ライン、１
０・・・・・・転送電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｖ
Claims (1)
- 光信号を電気信号に変換する光導電体膜と、同光導電体
膜で発生した信号電荷を蓄積するダイオードと、同ダイ
オードと前記光導電体膜とを電気的に接続する一方導電
型の第１の電極と、同第１の電極と一体的に形成された
他方導電型の第２の電極と、前記ダイオードに蓄積され
た信号を転送する転送回路とを有し、前記第２の電極が
所定電圧にバイアスされていることを特徴とする固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56205430A JPH065727B2 (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56205430A JPH065727B2 (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106965A true JPS58106965A (ja) | 1983-06-25 |
| JPH065727B2 JPH065727B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=16506722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56205430A Expired - Lifetime JPH065727B2 (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065727B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4740824A (en) * | 1985-07-18 | 1988-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image sensor |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP56205430A patent/JPH065727B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4740824A (en) * | 1985-07-18 | 1988-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065727B2 (ja) | 1994-01-19 |
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